JP2957516B2 - Ion beam current detection mechanism - Google Patents
Ion beam current detection mechanismInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
おけるイオンビーム電流検出機構に関する。The present invention relates to an ion beam current detecting mechanism in an ion implantation apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３（ａ）および（ｂ）は従来のイオン
ビーム電流検出機構の一例を示す図である。従来、この
種のイオンビーム電流検出ユニット機構は、図３に示す
ように、ビーム幅を一定に整形するアパーチャ７を通過
するイオンビームが照射されるプレート６を収納するフ
ァラディカップ５と、このファラディカップ５をアパー
チャ７のビーム通過穴の真下に位置決めしたり退避させ
たりするエアシリンダ１２を備えている。2. Description of the Related Art FIGS. 3A and 3B are views showing an example of a conventional ion beam current detecting mechanism. Conventionally, as shown in FIG. 3, this type of ion beam current detection unit mechanism includes a Faraday cup 5 for accommodating a plate 6 to be irradiated with an ion beam passing through an aperture 7 for shaping the beam width to be constant. An air cylinder 12 is provided for positioning and retracting the cup 5 just below the beam passage hole of the aperture 7.
【０００３】また、ファラディカップ５は絶縁ブッシン
グ８ｂを介してバーンスループレート９を取付けるとと
もに支持棒１１に取り付けられている。そして、支持棒
１１の後端はステー１３を介してエアシリンダ１２のピ
ストンロッドと接続している。そして、エアシリンダ１
２の動作によって支持棒が移動し得る構造になってい
る。なお、鏡筒に絶縁ブッシング８ａを介して取付けら
れる摺動板１０に支持棒１１が気密に移動できる。Further, the Faraday cup 5 has a burn-through plate 9 attached thereto via an insulating bushing 8b and is attached to a support rod 11. The rear end of the support rod 11 is connected to a piston rod of the air cylinder 12 via a stay 13. And the air cylinder 1
The structure in which the support rod can be moved by the operation of (2). In addition, the support rod 11 can move airtightly to the slide plate 10 attached to the lens barrel via the insulating bushing 8a.
【０００４】次に、このイオンビーム電流検出機構の動
作について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、
エアシリンダ１２を動作させファラディカップ５をアパ
ーチャ７のビーム通過穴の真下に位置決めする。そし
て、矢印に示すイオンビームをファラディカップ５の開
口から入れ、アースから浮かせてあるプレート６に照射
する。そして、このプレート６から流れるイオン電流を
外部の電流計で測定し、ウェハに照射すべきイオンドー
ズ量を設定する。Next, the operation of the ion beam current detecting mechanism will be described. First, as shown in FIG.
The air cylinder 12 is operated to position the Faraday cup 5 just below the beam passage hole of the aperture 7. Then, an ion beam indicated by an arrow is introduced through the opening of the Faraday cup 5, and is irradiated on the plate 6 floating from the ground. Then, an ion current flowing from the plate 6 is measured by an external ammeter, and an ion dose to be applied to the wafer is set.
【０００５】イオンビーム電流の調整が終了したら、図
３（ｂ）に示すように、エアシリンダ１２を動作させ、
矢印で示すイオンビームがファラディカップ５に当らな
いよにファラディカップを退避させる。When the adjustment of the ion beam current is completed, the air cylinder 12 is operated as shown in FIG.
The Faraday cup is retracted so that the ion beam indicated by the arrow does not hit the Faraday cup 5.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のイオン
ビーム電流検出機構では、何回かのイオン電流調整を行
なう内に、プレート６のイオンビームの当る部分がイオ
ンビームにより削られ、やがては、プレート６に穴が開
いてしまい、プレート６を交換しなけばならなくなる。
しかしながら、交換時期が調整頻度に左右され、早いと
きで１カ月しない内に交換しなければならかった。In the above-described conventional ion beam current detection mechanism, the portion of the plate 6 which is hit by the ion beam is cut by the ion beam while performing the ion current adjustment several times. A hole is formed in the plate 6 and the plate 6 has to be replaced.
However, the replacement time was affected by the frequency of adjustments, and had to be done within one month at the earliest.
【０００７】このプレート６の交換は工数を浪費するだ
けではなく装置の稼働率を低下させるという問題点があ
る。また、このプレート６のイオンビームが当る部位だ
けが削られるので、材料が有効利用されていないという
欠点がある。[0007] The replacement of the plate 6 not only wastes man-hours but also reduces the operation rate of the apparatus. Further, since only the portion of the plate 6 to which the ion beam strikes is shaved, there is a disadvantage that the material is not effectively used.
【０００８】従って、本発明の目的は、イオンビーム被
照射材の寿命を長く維持できるイオンビーム電流検出機
構を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ion beam current detecting mechanism capable of maintaining a long life of an ion beam irradiation target.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、アパー
チャを通過するイオンビームが入り込む穴を有し前記イ
オンビームが照射されるビーム電流検出プレートを具備
するファラディカップと、前記アパーチャの真下におい
て所定の距離だけ前記ファラディカップを往復移動させ
前記ビーム電流検出プレートに前記イオンビームを走査
する走査機構と、前記ファラディカップを前記アパーチ
ャの真下から退避させたり前記アパーチャの真下に位置
決めしたりするアパーチャ位置決め機構とを備えるイオ
ンビーム電流検出機構である。また、前記走査機構は、
モータの回転運動を前記ファラディカップの保持棒の直
線運動に変換するクランク機構であることが望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION A feature of the present invention is that a Faraday cup having a hole into which an ion beam passing through an aperture enters and having a beam current detection plate to be irradiated with the ion beam; A scanning mechanism for reciprocating the Faraday cup by a predetermined distance to scan the ion beam on the beam current detection plate; And a mechanism for detecting an ion beam current. Further, the scanning mechanism includes:
It is desirable that the crank mechanism converts the rotational movement of the motor into a linear movement of the holding rod of the Faraday cup.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施
の形態におけるイオンビーム電流検出機構を説明するた
めの図である。このイオンビーム電流検出機構は、図１
に示すように、ファラディカップ５がアパーチャ７の通
過穴の真下にあるとき、ファラディカップ５を一方向に
往復移動させる走査機構１を設けたことである。それ以
外のファラデイカップ５、エアシリンダ１２、摺動板１
０と絶縁ブッシング８ａおよびバーンスループレート９
と絶縁ブッシング８ｂは従来例と同じように備えてい
る。FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining an ion beam current detecting mechanism according to an embodiment of the present invention. This ion beam current detection mechanism is shown in FIG.
As shown in (1), the scanning mechanism 1 for reciprocating the Faraday cup 5 in one direction when the Faraday cup 5 is directly below the passage hole of the aperture 7 is provided. Other Faraday cup 5, air cylinder 12, sliding plate 1
0 and insulating bushing 8a and burn-through plate 9
And the insulating bushing 8b are provided similarly to the conventional example.
【００１２】走査機構１は、クランク４を回転させるモ
ータ１ａと、クランク４の他端に軸受３にはめ込まれ支
持棒１１に直線運動に与えるカップリング２とで構成さ
れている。すなわち、モータ１ａの回転を支持棒１１の
直線運動に変換するクランク機構である。また、モータ
１ａとエアシリンダ１２との連結は絶縁板８ｃを介して
互に固定されている。軸受３は接触抵抗を低減するため
にボールベアリングを使用している。The scanning mechanism 1 comprises a motor 1a for rotating the crank 4 and a coupling 2 fitted into the bearing 3 at the other end of the crank 4 and applying a linear motion to the support rod 11. That is, the crank mechanism converts the rotation of the motor 1a into a linear motion of the support rod 11. The connection between the motor 1a and the air cylinder 12 is fixed to each other via an insulating plate 8c. The bearing 3 uses a ball bearing to reduce contact resistance.
【００１３】なお、回転運動を直線運動に変換するこの
走査機構を、直接往復移動させるように、エアシリンダ
駆動が考えられるが、エアシリンダが起し易い送りムラ
などあるので得策な方法てはない。また、送りムラを起
さない油圧シリンダによる駆動なら適用できるが、油漏
れなどによる半導体ウェハへの汚染の懸念がある。そこ
で、本発明では、モータの回転運動を直線運動に変換す
る方法を採用した。An air cylinder can be driven so as to directly reciprocate the scanning mechanism for converting a rotary motion into a linear motion. However, there is no effective method because the air cylinder tends to cause uneven feeding. . In addition, a drive by a hydraulic cylinder that does not cause feeding unevenness can be applied, but there is a concern about contamination of a semiconductor wafer due to oil leakage or the like. Therefore, the present invention employs a method of converting the rotational motion of the motor into a linear motion.
【００１４】図２（ａ）および（ｂ）は図１のイオンビ
ーム電流検出機構の動作を説明するための図である。次
に、このイオンビーム電流検出機構の動作について図２
を参照して説明する。まず、エアシリンダ１２を動作さ
せピストンロッドがシリンダ内に入った状態にする。こ
のことによりファラディカップ５はアパーチャ７の真下
に位置決めされる。次に、モータ１ａが回転しクランク
４が旋回する。そして、クランク４の旋回によりカップ
リング２に連結される支持棒１１が移動し、ファラディ
カップ５がアパーチャ７の真下において直線往復運動す
る。FIGS. 2A and 2B are views for explaining the operation of the ion beam current detecting mechanism of FIG. Next, the operation of the ion beam current detection mechanism will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. First, the air cylinder 12 is operated to bring the piston rod into the cylinder. As a result, the Faraday cup 5 is positioned directly below the aperture 7. Next, the motor 1a rotates and the crank 4 turns. Then, the support rod 11 connected to the coupling 2 is moved by the rotation of the crank 4, and the Faraday cup 5 linearly reciprocates just below the aperture 7.
【００１５】なお、モータ１ａの回転軸に対してカップ
リング２の位置が、紙面上最も右端にあるとき、イオン
ビームがファラディカップ５のプレート６の最も左側を
照射するように、また、モータ１ａに対してカップリン
グ２が、紙面上最も左端位置にあるとき、イオンビーム
がプレート６の最も右側に照射されるようにする。この
ように直線往復運動の移動範囲を決め、イオンビームを
照射しながらフラディカップ５を往復運動させれば、プ
レート６へのビーム照射領域が拡大され、図２（ｂ）に
示すように、一様の深さでプレート６は削られる。When the position of the coupling 2 with respect to the rotation axis of the motor 1a is at the rightmost position on the paper, the ion beam irradiates the leftmost side of the plate 6 of the Faraday cup 5, and the motor 1a When the coupling 2 is at the leftmost position on the paper, the ion beam is applied to the rightmost side of the plate 6. When the moving range of the linear reciprocating motion is determined in this way, and the Frade cup 5 is reciprocated while irradiating the ion beam, the beam irradiation area on the plate 6 is enlarged, and as shown in FIG. The plate 6 is shaved at a uniform depth.
【００１６】ドーズ量設定が終了したら、モータ１ａの
回転を止め、エアシリンダ１２を動作させピストンロッ
ドを伸ばし、これによりファラディカップ５は退避す
る。ちなみに、カーボン製のプレート６を用い、プレー
ト６を低速往復動作させ、通常の使用頻度で運用したと
ころ、プレート６の材料を有効に利用でき、しかも寿命
が従来の２〜３倍に延長させることができた。When the setting of the dose is completed, the rotation of the motor 1a is stopped, the air cylinder 12 is operated to extend the piston rod, and the Faraday cup 5 is retracted. By the way, using the plate 6 made of carbon, the plate 6 is reciprocated at a low speed and operated at a normal use frequency, the material of the plate 6 can be used effectively, and the service life can be extended to two to three times longer than before. Was completed.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、イオンビ
ームに対しビーム電流検出用プレートを直線往復運動さ
せる走査機構を設けることによって、イオンビームの照
射点が固定されなくなるので照射点固定による穴明き現
象が起きなくなり寿命が延長され、寿命延長によりプレ
ート交換頻度が少なく交換に要する工数の低減および装
置の稼働率が向上するという効果がある。As described above, according to the present invention, by providing a scanning mechanism for linearly reciprocating the beam current detecting plate with respect to the ion beam, the irradiation point of the ion beam is not fixed. The brightening phenomenon does not occur, the life is extended, and the extension of the life has the effect of reducing the frequency of plate replacement, reducing the number of steps required for replacement, and improving the operation rate of the apparatus.
【００１８】また、照射点が固定しないでプレート上を
走査するのでプレートが一様に削られるので、プレート
材料が有効に利用され運用コストの低減も図れるという
効果もある。In addition, since the irradiation point is not fixed and scanning is performed on the plate, the plate is uniformly cut, so that the plate material is effectively used and the operation cost can be reduced.
【図１】本発明の一実施の形態におけるイオンビーム電
流検出機構を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an ion beam current detection mechanism according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のイオンビーム電流検出機構の動作を説明
するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the ion beam current detection mechanism of FIG.
【図３】従来のイオンビーム電流検出機構の一例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional ion beam current detection mechanism.
１ 走査機構 １ａ モータ ２ カップリング ３ 軸受 ４ クランク ５ ファラディカップ ６ プレート ７ アパーチャ ８ａ，８ｂ 絶縁ブッシング ８ｃ 絶縁板 ９ バーンスループレート １０ 摺動板 １１ 支持棒 １２ エアシリンダ Reference Signs List 1 scanning mechanism 1a motor 2 coupling 3 bearing 4 crank 5 Faraday cup 6 plate 7 aperture 8a, 8b insulating bushing 8c insulating plate 9 burn-through plate 10 sliding plate 11 support rod 12 air cylinder
Claims (2)
り込む穴を有し前記イオンビームが照射されるビーム電
流検出プレートを具備するファラディカップと、前記ア
パーチャの真下において所定の距離だけ前記ファラディ
カップを往復移動させ前記ビーム電流検出プレートに前
記イオンビームを走査する走査機構と、前記ファラディ
カップを前記アパーチャの真下から退避させたり前記ア
パーチャの真下に位置決めしたりするアパーチャ位置決
め機構とを備えることを特徴とするイオンビーム電流検
出機構。1. A Faraday cup having a hole for receiving an ion beam passing through an aperture and having a beam current detection plate irradiated with the ion beam, and reciprocating the Faraday cup by a predetermined distance directly below the aperture. A scanning mechanism for scanning the beam current detection plate with the ion beam, and an aperture positioning mechanism for retracting the Faraday cup from directly below the aperture or positioning the Faraday cup directly below the aperture. Beam current detection mechanism.
記ファラディカップの保持棒の直線運動に変換するクラ
ンク機構であることを特徴とする請求項１記載のイオン
ビーム電流検出機構。2. The ion beam current detection mechanism according to claim 1, wherein the scanning mechanism is a crank mechanism that converts a rotational motion of a motor into a linear motion of a holding rod of the Faraday cup.
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|---|---|---|---|
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1997
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